首页分享【园林学院】园林学院张超/付建新课题组发文揭示百日草花瓣类胡萝卜素代谢机制

【园林学院】园林学院张超/付建新课题组发文揭示百日草花瓣类胡萝卜素代谢机制

来源：花匠小妙招时间：2024-12-26 07:28

近日，园林学院张超/付建新课题组在中科院农林科学1区Top期刊Industrial Crops and Products（IF=6.449）发表了题为Carotenoid analysis and functional characterization of lycopene cyclases in Zinnia elegans L.的研究论文。

该研究测定了百日草不同花色品种花瓣中类胡萝卜素组分及含量，分析了百日草番茄红素环化酶基因ZeLCYB、ZeLCYE和ZeCCS的表达差异和催化活性，初步揭示了百日草番茄红素环化酶的生物学功能，为百日草花色育种提供理论基础。

论文链接

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0926669022012079

百日草（Zinnia elegans L.）是一种菊科植物，被广泛用于景观绿化，以其鲜艳的花朵颜色而闻名。类胡萝卜素为百日草花瓣重要呈色物质之一。根据类胡萝卜素结构差异，分为直链和环状类胡萝卜素。直链状的番茄红素在番茄红素β-环化酶（Lycopene β-cyclase，LCYB）和番茄红素ε-环化酶（Lycopene ε-cyclase，LCYE）的催化下，进行环化是环类胡萝卜素生物合成的关键分支点。辣椒红素/辣椒玉红素合成酶（capsanthin/capsorubin synthase，CCS）也具有番茄红素β-环化酶的功能。目前，百日草花瓣类胡萝卜种类及其番茄红素环化酶代谢功能尚不清楚。

课题组通过代谢组和紫外分光光计分析发现，百日草黄色花品种‘DY’花瓣中总类胡萝卜素显著高于红色花品种‘DRE’。两个品种中被鉴定出的类胡萝卜素种类主要为环状类胡萝卜素，其中β胡萝卜素的含量最高，分别占‘DRE’和‘DY’总类胡萝卜素含量的65.89%和82.25%。

进一步分离百日草番茄红素环化酶相关基因ZeLCYB、ZeLCYE和ZeCCS，利用色素互补试验分析上述基因催化酶活性，结果显示ZeLCYB和ZeCCS可以在两端环化番茄红素生成β-胡萝卜素，而ZeLCYE具有使番茄红素两端环化产生ε-胡萝卜素的独特活性。与ZeLCYB相比，ZeLCYE与番茄红素的亲和力较弱，或者具有较低的催化活性。

表达分析显示，‘DY’花瓣中ZeLCYB和ZeCCS基因在特定发育阶段的表达量显著高于‘DRE’，这可能是导致两个花色品种类胡萝卜素合成差异的原因之一。